数控加工程序的编制(1)..

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Z
择大一些,以提高零件表
面光洁度。
X Y
DX
40
三轴联动加工
下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线 SS为空间曲线,可用空间直线去逼近,编程计算复杂
,宜采用自动编程。
Z
S
X
S
Y
S S
X
Z
X Y
41
四轴联动加工方法
飞机大梁,曲面形状特征:直纹扭曲面。 三座标联动加工,只能用球头刀,效率低,表面 粗糙度差。 圆柱铣刀周边切削,在四轴联动机床上进 行。由于计算较复杂,故一般采用自动编程。
的相对关系就确定了。(为什么?) (车床的机床原点:主轴回转中心线与卡盘后端 面的交点)
19
Z
刀具运动轨迹
R50
X
R30
f 20
工件轮廓
R20 C
20
•刀位点:用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀
具上的特定点。
镗刀 钻头 立铣刀 端铣刀 指状铣刀 球头铣刀
车刀
21
22
23
• 对刀:
就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作 。
错误
12

编制程序
根据制定的加工路
零件图纸
线、切削用量、刀具号
码、刀具补偿、辅助动
图纸工艺分析
计算运动轨迹 修 改 程序编制
作及刀具运动轨迹,按
规定指令代码及程序格 式,编写零件加工程序 ,并进行校核、检查上 述两个步骤的错误。
制备控制介质
校验和试切
错误
13
制备控制介质
将程序单上的内容,
零件图纸
圆弧)去逼近该零件的轮廓。
38
▢空间轮廓表面的加工方法:
考虑因素:
曲面形状; 零件的精度要求;
机床功能; 刀具形状。
三轴两联动加工-----“行切法”。2.5轴加
工 三轴联动加工
四轴联动加工
五轴联动加工
39
三轴两联动加工-----“行切法”。2.5轴加
工 以X、Y、Z轴中任意两
轴作插补运动,另一轴( 轴)作周期性进给。 一般采用球头或指状 铣刀,球半径应尽可能选
O1
Z
O2
42
五轴联动加工
船用螺旋桨的表面形状特征 螺旋扭曲面 成型运动:
三坐标方向的移动;
绕二坐标轴的转动。
43
五轴联动加工
一般采用端铣刀进行加 工,铣刀需要三个移动轴(X 、Y、Z),还应作螺旋角(
与l有关),与后倾角(与j
有关)的摆动运动及相应的 附加补偿运动。 叶面的加工需要五轴(X 、Y、Z、A、B)联动,只能
3
机内编程的方式:
手工编程----“手工”方式逐行输入控制代码 会话编程----交互方式输入控制代码 图形编程----图形方式输入控制代码 语音编程----以语音方式输入控制代码
高级语言编程----通过高级语言方式输入控制代码
特点:适用于简单形体, 且效率较低。
4
机外编程方式
手工编程
计算机辅助APT编程
含义?如何确定?
26
▢加工线路的确定
加工线路——加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序。 孔类加工(钻孔、镗孔) 原则:在满足精度要求的前提下,尽可能减少空行程:
b
a
n个
a +切入/出段 红线长 = b +2(n-1 ) 蓝线长 = (n -1)(a + b +切入/出段
27
车削或铣削:
它是程序的最小单元。

编程指令——系统操作代码的总称
G指令——准备功能 作用:规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀补、刀偏、 暂停等多种操作。 组成:G后带二位数字组成。100种模态(续效)指令与非模态 指令见P25表2-4
45
准备功能常用G功能指令
1、G00———快速移动 2、G01———直线插补 3、G02———顺时针圆弧插补 4、G03———逆时针圆弧插补 5、G33———等螺距螺纹切削 6、G90———绝对坐标尺寸编程指令 7、G91———相对坐标尺寸编程指令 8、G92———工件坐标系设定指令 9、G17———指定零件在xy平面上加工 10、G18———指定零件在zx平面上加工 11、G19———指定零件在yz平面上加工
第二章
内容提要
数控加工程序的编制
数控加工的工艺分析和典型的加工方法;
加工程序的编制、结构及常用算法; 自动编程;
重点
加工程序的编制;
难点
数控机床的坐标系。
1
第一节

概述
一、数控机床程序编制的内容及步骤
数控加工程序编制:从零件图纸到制成控制介质 的全过程。(简称数控编成)

将零件的加工信息、加工顺序、零件轮廓轨迹尺
46
47
48
M 指令——辅助功能
作用:控制机床及其辅助装置的通断的指令。 组成:M后跟两位数字组成。100种。见P27表2-5 常用的M辅助功能指令 M00——程序暂定
(执行完M00的程序段后,主轴、刀具进给、冷却液自动停止)
M01——程序计划暂定
(只有在操作面板上预先按下“任意停止”按钮,程序停止)
利用自动编程系统。
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第二节 程序编制的代码及格式
经过多年的发展,程序用代码已标准化,现在有ISO( International Standardization Organization)和EIA(Electronic Industries Association)两种。

代码
代码:是文字、数字、符号以及它们组合的总称,又称指令。
30
▢ 程序编制中的误差 第一类 ---直接加工零件的过程中产生的误差。 它是产生加工误差的主体,主要包括: 数控系统(包括伺服)的误差 整个工艺系统(机床—刀具—夹具— 毛坯)内部的各种因素对加工精度的 影响。
31
▢ 程序编制中的误差 第二类--编程时产生的误差,即用NC系统 具备的插补功能去逼近任意曲线时所产生的误 差。
修 改
图纸工艺分析 计算运动轨迹 程序编制
相应的修改。
制备控制介质
校验和试切
错误
15
常用的校验和试切方法:
▢ 对于平面轮廓零件可在机床上用笔代替刀具、
坐标纸代替工件进行空运转空运行绘图。
▢ 对于空间曲面零件,可用蜡块、塑料、木料或 价格低的材料作工件,进行试切,以此检查程 序的正确性。
16
▢在具有图形显示功能的机床上,用静态显示(机床不
整而产生的误差。它与机床的分辨率有关。
33
三种误差的关系如图所示:
D a 拟合误差 D b 计算误差 Dc
圆整误差
DY DX
原则: S p
应小于零件精度的10%-20%
34
2、数控加工方法
▢平面孔系零件的加工方法 :
对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较
高的零件,采用数控钻床与镗床加工。
35
▢旋转体类零件的加工方法
便于实现设计、制造一体化。
6
数控编程的类型--按程序编制过程分
自动编程 手工编程 手工编程
整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求 高(不仅要熟悉数控代码和编程规则,而且还必须 具备机械加工工艺知识和数值计算能力)。 基础 适用范围: 几何形状不太复杂的零件。
7
自动编程
编程人员只要根据零件图纸的要求,按照 某个自动编程系统的规定, 将零件的加工信
畅,切削条件大为改善;由于没有单独的轴向进刀,
程序段数可减少一半,实践证明,此法行之有效。
图C′矩形走刀 图C″矩形走刀
cc
C′
C″ C″
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▢平面轮廓零件的加工方法
常用NC铣床加工。为保证加工平滑,应增加切 入和切出程序段,若平面轮廓为数控 机床所不具备插补功能的
曲线时,则应先采用NC机
床所具备的插补线型(直线、
结论:
编程自动化是当今的趋势!
其基础是手工编程。
10
二、手工编程的内容和步骤
图纸工艺分析:
这一步与普通机床加
工零件时的工艺分析相同
零件图纸
图纸工艺分析 计算运动轨迹 修 改 程序编制
,即在对图纸进行工艺分
析的基础上,选定机床、 刀具与夹具;确定零件加
工的工艺线路、工步顺序
及切削用量等工艺参数。
经转换记录在控制
介质上,作为数控 系统的输入信息, 若程序较简单,也 可直接通过键盘输 入。
修 改
图纸工艺分析 计算运动轨迹 程序编制
制备控制介质
校验和试切
错误
14
程序的校验和试切
所制备的控制介质,
零件图纸
必须经过进一步的校验
和试切削,证明是正确 无误,才能用于正式加 工。如有错误,应分析 错误产生的原因,进行
M02——程序结束
(该指令用于程序全部结束。主轴、刀具、冷却液自动停止)
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常用的M辅助功能指令
M03——主轴正转 M04——主轴反转 M05——主轴停转 M06——加工中心换刀 M07、M08——冷却液打开 M09——冷却液关闭 M10——工件夹紧 M11——工件松开
精度要求为止。
17
三、数控加工的工艺分析和数控加工方法
1.数控加工的工艺分析
一般的机械加工(?)为基础,同时,须注意:
对刀点的选择 加工路径的确定 编程误差
18

对刀点的选择
对刀点:确定刀具与工件相对位置的点 对刀点可以是工件或夹具上的点,或者与它 们相关的易于测量的点。
对刀点确定之后,机床坐标系与工件坐标系
24
选择对刀点的原则:

选在零件的设计基准或工艺基准上,或与之 相关的位置上。
▢ ▢
选在对刀方便,便于测量的地方。 选在便于坐标计算的地方 对刀点
(孔中心为设计基准)
Z
R50 f 20 X R30
刀具运动轨迹
工件轮廓 工件轮廓
R20 C
25
与对刀点关联的概念:
起刀点--- 换刀点---
刀具运动轨迹
动)或动态显示(模拟工件的加工过程)的方法, 则更为方便。 上述方法只能检查运动轨迹的正确性,不能判
别工件的加工误差。首件试切(在允许的条件下)方
法不仅可查出程序单和控制介质是否有错,还可知 道加工精度是否符合要求。 当发现错误时,应分析错误的性质,或修改程 序单,或调整刀具补偿尺寸,直到符合图纸规定的
寸、工艺参数(F、S、T)及辅助动作(变速、换刀、 冷却液启停、工件夹紧松开等)等,用规定的文字、
数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序
单,并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。
2
数控编程的类型
机内编程--指利用数控机床本身提供
的交互功能进行编程;
机外编程—指脱离数控机床本身在
其他设备上进行编程。
CAD/CAM编程 效率较高,普遍采用 机外编程处理能力不断增强 可以进行十分复杂形体的数控加工编程
5
趋势:
以 图 形 交 互 为 基 础 的 与 CAD 集 成 的 CAD/CAM
系统为主的编程方法。
CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何
模型,几何模型的产生和处理手段Hale Waihona Puke Baidu活、多样、方便,
32
编程误差:
△a 算法误差(拟合误差):为用近似算法逼近零件轮廓时
产生的误差(又称一次逼近误差)例如:用直线或圆弧去逼 近某曲线时 和用近似方程式去拟合列表曲线时的误差。
△b计算误差:插补算出的线段与理论线段之间的误差,它与
在计算时所取的字节长度有关。
△c圆整误差:它是插补完成后,由于分辨率的限制,将其圆
原则: 尽量采用切向切入/出,不用径向切入/ 出,以避免由于切入/出路线的不当降低零件的 表面加工质量。
径向切入
切向切入
28
空间曲面的加工:
(a)
(b)
(c)
考虑粗糙度 c)优于a)、b)
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加工线路选择的原则:
尽量缩短走刀路线,减少空走刀行程以提高生产率
保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 保证零件的工艺要求。 利于简化数值计算,减少程序段的数目和程序编制 的工作量。
这类零件常用 数控车床 或 数控磨床 来加工, 特别是在车削零件的毛坯多为棒料或锻坯,加工余 量较大且不均匀,因此在编程中,粗车的加工线路 是主要要考虑的问题。
4 3
4
2 1
先用直线程序进行粗加工,
再按零件轮廓进行精加工
可先按图中的方法进行1~4次 粗加工,再精加工成形。
36
陀罗仪转子的加工,若采用图(c′)的方法,当处在轴 向进刀时,切削力会陡增而且排屑不畅,极易引起崩 刃。图(c″)的方法,切削截面由大逐渐减小,排屑流
息用较简便的方式送入计算机,由计算机自动
进行程序的编制,编程系统能自动打印出程序 单和制备控制介质。
8
自动编程适用范围:
形状复杂的零件
虽不复杂但编程工作量很大的零件
(如有数千个孔的零件)
虽不复杂但计算工作量大的零件 (如轮廓加工时,非圆曲线的计算)
9
据国外统计:
用手工编程时,一个零件的编程时间与机 床实际加工时间之比,平均约为 30:1。 数控机床不能开动的原因中,有20~30%是 由于加工程序不能及时编制出造成的。
制备控制介质
校验和试切
错误
11

计算运动轨迹
根据零件图纸上尺寸及
零件图纸
工艺线路的要求,在选定的
坐标系内计算零件轮廓和刀 具运动轨迹的坐标值,并且 按NC机床的规定编程单位 (脉冲当量)换算为相应的 修 改
图纸工艺分析 计算运动轨迹 程序编制
数字量,以这些坐标值作为
编程尺寸。
制备控制介质
校验和试切
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